ЛАБЫ_ОМиТ / ЛР_2

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа новых производственных технологий

Обеспечивающее подразделение: Отделение материаловедения

Направление: 12.03.02 Оптотехника

ОТЧЁТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ И ТЕМПЕРАТУРНОГО ТУШЕНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ КРИСТАЛЛОФОСФОРОВ дисциплина " Оптические материалы и технологии"

Выполнила:

студентка группы

Проверил:

доктор ф.-м.н. профессор (ОМ, ИШНПТ) ______________ Е.Ф. Полисадова

Томск - 2023

Цель работы: исследование спектров фотолюминесценции в зависимости от температуры люминофора, определение характера температурного тушения люминесценции и энергии активации температурного тушения люминофора ZnS-Ag.

Описание установки

Для исследования спектров и температурного тушения люминесценции служит установка, схема которой представленная на рисунке 1.

Рисунок 1. Функциональная схема установки.

Исследуемый люминофор (1) нанесён на нагреватель (2), который помещен перед входной щелью монохроматора (3). Свечение люминофора возбуждается УФ излучением ртутной лампы (4). Фильтр (5) служит для выделения линии ртутного разряда 365 нм. Прошедший через монохроматор свет от люминофора регистрируется приемником света (6), к которому подключен мультиметр для регистрации напряжения (7). Для нагрева люминофора служит лабораторный автотрансформатор (8), температура регистрируется термопарой (9) хромель-алюмель и мультиметром (10).

ХОД РАБОТЫ

ЗАДАНИЕ 1. Измерить спектры люминесценции люминофоров ЭЛ-510М (зеленый) и ФК-106ж (синий) с интервалом 5 нм при трех различных температурах по указанию преподавателя. Температуру установить током накала нагревателя одним из возможных выходов делителя напряжения от 4-16 В. Используя программу управления базой данных "Microsoft Excel", построить спектры, приведённые к одинаковой интенсивности в максимуме, с учётом спектральной чувствительности установки. В интервале длин волн от 400 до 800 нм К () считать постоянным. Сделать выводы по характеру изменения спектров люминесценции с повышением температуры.

Таблица 1. Результаты измерения спектра люминесценции зелёного люминофора при различных температурах.

, нм	I при t=27°C, B	I при t=150°C, B
420	0,07	0,06
425	0,09	0,06
430	0,11	0,08
435	0,15	0,1
440	0,18	0,13
445	0,24	0,15
450	0,28	0,2
455	0,33	0,21
460	0,37	0,21
465	0,42	0,22
470	0,47	0,24
475	0,53	0,27
480	0,6	0,29
485	0,7	0,32
490	0,81	0,39
495	0,9	0,43
500	0,98	0,46
505	1,07	0,5
510	1,09	0,54
515	1,12	0,57
520	1,11	0,58
525	1,07	0,59
530	1,04	0,6
535	1,02	0,59
540	0,92	0,58
545	0,78	0,56
550	0,77	0,53
555	0,7	0,49
560	0,62	0,44
565	0,53	0,42
570	0,49	0,39
575	0,44	0,36
580	0,41	0,33
585	0,36	0,31
590	0,36	0,31
595	0,35	0,3
600	0,33	0,29
605	0,36	0,32
610	0,26	0,24
615	0,25	0,22
620	0,33	0,27
625	0,78	0,73
630	0,54	0,46
635	0,19	0,18
640	0,15	0,13
645	0,12	0,11
650	0,1	0,1
655	0,09	0,08
660	0,07	0,06
665	0,08	0,08
670	0,11	0,11
675	0,06	0,05
680	0,05	0,04
685	0,04	0,03
690	0,05	0,04
695	0,04	0,04
700	0,03	0,04
705	0,04	0,04
710	0,06	0,06
715	0,06	0,06
720	0,09	0,08
725	0,15	0,22
730	0,46	0,63
735	0,4	0,39
740	0,18	0,17
745	0,14	0,13
750	0,09	0,09
755	0,06	0,06
760	0,04	0,04
765	0,03	0,02
770	0,01	0,02
775	0,01	0,01
780	0,01	0,01
785	0,01	0,01
790	0,01	0,01
795	0,01	0,01
800	0,01	0,01

Рисунок 2. Зависимость интенсивности люминесценции от температуры при 27°С, при 150 ± 20°С.

Как можно заметить из графика, интенсивность люминесценции уменьшается на некоторых длинах волн с повышением температуры, т.к. происходит внутреннее тушение люминесценции. С ростом температуры вероятность безызлучательного перехода увеличивается, так как процесс внутреннего тушения идет с некоторой энергией активации тушения.

ЗАДАНИЕ 2. Установить максимальное напряжение выхода автотрансформатора и исследовать температурную зависимость интенсивности люминесценции в максимуме полосы излучения с интервалом 10^оС для двух люминофоров ЭЛ-510М (зеленый) и ФК-106ж (синий). Построить зависимость интенсивности люминесценции от температуры в координатах и определить энергию активации температурного тушения.

Таблица 2. Интенсивность при различной температуре.

t, °C	I, B	T, K
160	0,59	433,14
155	0,59	428,14
150	0,59	423,14
145	0,58	418,14
140	0,57	413,14
135	0,63	408,14
130	0,65	403,14
125	0,68	398,14
120	0,73	393,14
115	0,78	388,14
110	0,78	383,14
105	0,8	378,14
100	0,83	373,14
95	0,9	368,14
90	0,93	363,14
85	0,93	358,14
80	0,95	353,14
75	0,91	348,14
70	0,95	343,14
65	0,98	338,14
60	1,03	333,14
55	1,06	328,14
50	1,07	323,14
45	1,13	318,14
40	1,04	313,14
35	1,27	308,14

Рисунок 3. Зависимость интенсивности от температуры.

Рисунок 4. Зависимость интенсивности люминесценции от температуры в координатах

Для того, чтобы найти угол наклона прямых, найдём тангенс угла наклона прямой:

Формула прямой имеется вид:

Прямая вида , в нашем случае это аргумент , аргумент соответствует выражению, содержащему энергию активации тушения, приравняем данную часть уравнения к аргументу .

ВЫВОД: в ходе данной лабораторной работы был исследован спектр фотолюминесценция в зависимости от температуры люминофора. Также была высчитана энергия активации температурного тушения люминофора

Интенсивность люминесценции уменьшается с повышением температуры. Происходит смещение максимума интенсивности с повышением температуры.

С ростом температуры происходит перераспределение интенсивности излучения между спектральными полосами в пользу длинноволновой полосы. Таким образом, изменение температуры кристаллофосфоров изменяет как интегральную интенсивность излучения, так и спектр люминесценции.